1. Allgemeines

Es ist nicht immer möglich und sinnvoll, Bauteile komplett zu fertigen, bevor sie anschließend feuerverzinkt werden. Insbesondere bei sperrigen Bauteilen ist ein nachträgliches Feuerverzinken häufig problematisch. Es kann deshalb erforderlich werden, an feuerverzinkten Teilen am Montageort zu schweißen oder Stahlkon-

struktionen aus feuerverzinkten Halbzeugen herzustellen.

Beim Schweißen von feuerverzinktem Stahl werden grundsätzlich die gleichen Schweißverfahren eingesetzt wie bei unverzinktem Stahl. Grundlegende Unter-

suchungen an gängigen Stahlsorten haben ergeben, dass die mechanischen Eigenschaften durch Feuerverzinken weder im geschweißten noch im unge-

schweißten Zustand bedeutend verändert werden.

Unter den Schweißverfahren für feuerverzinkten Stahl ist das Lichtbogen-

schweißen von Hand das gebräuchlichste. Das Gasschmelzschweißen eignet sich vornehmlich für feuerverzinkte Bleche bis etwa 3 mm Dicke. Es hat jedoch den Nachteil, dass der Zinküberzug beiderseits der Naht in wesentlich breiterer Zone abschmilzt als beim Lichtbogenhandschweißen. Bei größeren Werkstückdicken ist das Lichtbogenhandschweißen vorzuziehen. Widerstandsschweißverfahren finden bevorzugt beim Verbinden von kontinuierlich feuerverzinktem Feinblech Anwen-

dung. Die nachfolgenden Ausführungen gelten in erster Linie für Zinküberzüge, die nach dem Verfahren der Stückverzinkung aufgebracht werden. Für kontinu-

ierlich feuerverzinktes Feinblech kommen teilweise andere Verfahren und Techniken zum Einsatz.

2. Schweißpraxis

Infolge der hohen Temperatur beim Schweißen verbrennt bzw. verdampft der Zinküberzug zu beiden Seiten der Naht. Er beeinflußt den Schweißvorgang, so dass die Bedingungen gegenüber dem Schweißen an unverzinktem Stahl geändert werden müssen. Die beim Schweißen entstehenden grauweißen Zinkoxiddämpfe erschweren die Arbeit, da sie die Sicht behindern. Es entstehen Spritzer, und der Schweißverlauf wird unruhig. Unter ungünstigen Bedingungen können Poren im Schweißgut entstehen.

Einige grundlegende Hinweise zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl sind nachstehend aufgeführt (Bild l a-e).

Abb. 1: Grundlegende Hinweise zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl

a) Beim Schweißen von Stumpfstößen sollte der Stirnflächenabstand etwas größer gewählt werden als bei unverzinktem Stahl, damit besonders bei der Wurzellage das verdampfende Zink abziehen kann; dadurch lassen sich Poren vermeiden. Gleiches gilt für das Schweißen von Kehlnähten b) Entscheidenden Einfluss auf den Schweißverlauf und die Güte der Schweißnaht hat die Schweißgeschwindigkeit. Bei zu schnellem Schweißen können die Zinkdämpfe nicht vollständig aus der Naht entweichen und somit leicht in das Schweißbad eindringen. Ein Herabsetzen der Schweißgeschwindigkeit und leichtes Pendeln mit der Elektrode erleichtern das Verdampfen und Entweichen des Zinks (Abb. 2) c) Wie bereits erwähnt, stört das verdampfende Zink den Lichtbogen. Geringfügiges Erhöhen des Schweißstromes wirkt sich hier positiv aus, denn der Lichtbogen wird stabiler, und das Zink kann leichter verdampfen d) Die Auswahl der richtigen Elektrode ist von grundsätzlicher Bedeutung. Elektroden, die einen langsam erstarrenden Schlackenfluss ergeben, eignen sich gut zum Schweißen von feuerverzinktem Stahl, da sie dem Zink genügend Zeit geben, aus dem Schweißgut zu entweichen

Abb. 2: Schutzgasschweißarbeiten an einer LKW-Kabine aus feuerverzinktem Stahlblech

Für Baustähle mit unbeschränkter Schweißeignung sowie für Nähte, die nicht au-

ßergewöhnlich hoch beansprucht werden, empfiehlt es sich beispielsweise, mitteldick umhüllte Stabelektroden mit Rutil- bzw. Rutilcellulose zu wählen. Die richtige Auswahl ist besonders beim Schweißen der Wurzellage von Bedeutung, da hierbei bereits das meiste Zink verdampft. Wird mehrlagig geschweißt, spielt die Art der Elektrode für die weiteren Lagen nur eine untergeordnete Rolle, da

die Fugenflanken nach dem Schweißen der Wurzellage meist schon weitgehend zinkfrei sind.

e) Die beim Schweißen feuerverzinkten Stahls aufsteigenden zinkoxidhaitigen Dämpfe sollten abgesaugt werden, um den Schweißer nicht zu belästigen oder gesundheitlich zu schädigen (MAK-Werte beachten). Absauggeräte oder -hauben liefert der Fachhandel. Mittlerweile gibt es auch Schutzgaspistolen, die mit einer integrierten Rauchgas-Absaugung ausgerüstet sind (Abb. 3)

Es kann gelegentlich vorkommen, dass das Schweißen feuerverzinkter Stahlteile aufgrund geltender Richtlinien nur auf zinkfreiem Untergrund zulässig ist. Entfernt man die Zinkauflage auf einer Breite von mindestens 10 mm beiderseits der Fugenflanke auf der Werkstückoberfläche, so erhält man Schweißnähte, die von Zink unbeeinflusst sind. Am wirksamsten ist es, das Zink abzubrennen, zu strahlen oder zu beizen. Beim weniger aufwendigen Schleifen oder Bürsten kann mitunter Zink zurückbleiben. Beim Brennschneiden erhält man zinkfreie Fugenflanken ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand.

3. Schweißverfahren

Vollmechanisierte Lichtbogenschweißverfahren mit offenem und verdecktem Lichtbogen werden eingesetzt. Es zeigt sich, dass beim UP-Schweißen ohne Stegabstand sehr leicht Poren in der Schweißnaht entstehen. Bei einer Vergrößerung des Stegabstandes und bei einer Verringerung der Schweißge-schwindigkeit lassen sich wesentlich bessere Ergebnisse erzielen. Ein größeres Schweißbad bietet Vorteile, da dann das Zink eine bessere Möglichkeit hat, aus der Schmelze auszudampfen, allerdings wird dabei mitunter die Verwendung einer Schweißbadsicherung erforderlich. 

Beim Schutzgasschweißen (MAG-Schweißen) wird häufig CO₂ verwendet, in vielen Fällen werden jedoch auch Mischgase aus 20% CO₂ und 80% Argon eingesetzt; hierdurch erzielt man bessere Ergebnisse als unter reinem Argon (MIG-Schweißen). Eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit gegenüber unverzinktem Stahl ist auch bei diesen Verfahren erforderlich. Ein Stegabstand von 1-2 mm vermindert die Porenbildung. Leichte Pendelbewegungen mit der Drahtelektrode verbessern den Einbrand.

Abb. 3: Schema MIG/MAG Rauchgasabsaugbrenner

Beim CO₂-Schweißen im Kurzlichtbogen an feuerverzinktem Stahl tritt eine verstärkte Spritzerbildung auf; die Spritzer haften am Werkstück. Es empfiehlt sich, den Schweißbereich mit geeigneten Aerosolen zu besprühen. Dadurch lassen sich die Spritzer später leicht abbürsten. Wegen der höheren Schweißge-

schwindigkeit ist bei Fallnähten mitunter Porosität festzustellen; hier ist die Schweißgeschwindigkeit entsprechend zu reduzieren, oder es sind steigende Nähte vorzusehen.

Das Schweißen im Sprühlichtbogen oder Impulslichtbogen liefert gute Ergebnisse, wenn die vorstehenden Hinweise ebenfalls sinngemäß beachtet werden.

Das WIG-Verfahren eignet sich weniger zum Schweißen feuerverzinkten Stahls, da das verdampfende Zink sich ungünstig auf den Lichtbogen auswirkt und zudem die Wolframelektrode verunreinigt.

Für alle Schweißverfahren gilt, dass sich nur mit der nötigen Übung und Hand-fertigkeit gute Ergebnisse beim Schweißen von feuerverzinktem Stahl erzielen lassen.

4. Ausbesserung von Zinküberzügen

Bei allen Schweißverfahren wird der Zinküberzug lokal beschädigt. Zur Sicherung eines durchgehenden Korrosionsschutzes muss die Schutzschicht wiederhergestellt werden. Die Ausbesserung sollte in Anlehnung an DIN EN ISO 1461, Abschnitt 6.3, erfolgen (siehe auch Arbeitsblätter 2.5 und 2.12), wobei auf Baustellen die Ausbesserung mit Hilfe von speziellen Zinkstaub-Beschichtungsstoffen bevorzugt angewandt werden sollte (Abb. 4).

Abb. 4: Ausbessern der Feuerverzinkung mit Zinkstaubbeschichtungsstoff (Zinkstaubfarbe)

Die Ausbesserung muss die Entfernung von Verunreinigungen und die notwendige Reinigung und Oberflächenvorbereitung der Schadstelle zur Sicherstellung des Haftvermögens beinhalten. Es muss auf jeden Fall darauf geachtet werden, dass vorhandene Schweißschlacken und Schweißrauchniederschläge vor dem Auftragen der Zinkstaubbeschichtungen sorgfältig entfernt werden. Die Ausbesserung muss durch thermisches Spritzen mit Zink (EN 22063) oder durch eine geeignete Zinkstaubbeschichtung, innerhalb der praktikablen Grenzen solcher Systeme erfolgen. Die Verwendung von Loten auf Zinkbasis ist ebenfalls möglich; bei unbeschliffenen rauen Schweißnähten aber weniger empfehlenswert.

Die Schichtdicke des ausgebesserten Bereichs muss mindestens 30µm mehr betragen als die geforderte örtliche Dicke des Zinküberzugs an der entsprech-

enden Stelle nach DIN EN ISO 1461, Tabelle 2 oder 3.